Users Report 用户介绍115

清水建设株式会社
技术研究所 安全安心技术中心
研究开发软硬件及技术方面的开心安全技术
使用UC-win/Road的大振幅振动台再现各种地震超高层建筑物最上层的摇摆 扩展发展可能性

 User Information
清水建设株式会社 技术研究所 安全安心技术中心
URL ●http://www.shimz.co.jp/theme/sit/
所在地 ●东京都江东区
研究开发内容 ●对因地震及异常气象引起的构造物破损进行预测 诊断 对策技术的研发


「建筑物的抗震,耐震的效果(根据地震强度)家具会发生怎样摇摆,怎样动作,会对室内造成怎样的损坏等作为我个人的研究主 题很久了」

清 水建設株式会社技术研究所安全安心技术中心的金子美香所长在大约30年前分分配到大崎顺彦,元东京大学名誉教授的该社副社长时开始进行研究(1982年) 我当时在大崎研究室。从此之后20年,我使用各种工具对地震相关的对地震进行相关研究。从此之后我一直在做相关研究。我认为,根据地震情况,不但有「建筑 物本身被破坏・不被破坏」之外,「建筑物不被破坏,在建筑物摇动的时候内部的家具的坍塌等非常危险」这一点。


▲清水建设株式会社 技术研究所

之后,我移动到技术研究所,还在继续改观点的研究。在4年半以前的相同研究所当中设置安全安心技术中心主任的同时担任所 长。在那之后,在所属机构还在负责管理一职。

此次介绍的用户是在建筑物及各种土木构造物的建设当中拥有2000年以上历史及丰富业绩的超级建筑商清水建设株式会社。在这当中,为了 实现高度附加价值担任研究开发与开发技术等业务的「技术研究所」构成的6个中心当中的一个,「安全安心技术中心」。
该公司在1980年代时以设计部门为中心导入富朗巴公司产品。在一年半以前在该技术研究所当中设置线段地震防灾研究东的同时,使用富朗巴公司的三维 (3D)实时VR「UC-win/Road」构筑多样的地震,体现超高层建筑物最上层摇晃情况的大振幅振动台的构筑与运用。

 为了进行10年后新 技术的开发

清 水建设株式会社创立于1804年,由初代社长清水喜助在江户神田锻鍛治町在212年前设立。在这之后的江户城西丸的造营(1838年)、开港(1859 年)等结合,通过在横滨发展并在当中学习西洋风建筑技术后,在明治之后建设日本的近代史当中的有名的建筑物及公用设施。不断进行组织的扩充与再编,在今日 在建筑及土木建设的广泛领域当中针对新时代的需求进行技术的钻研及成果的提供。

在1944年,作为技术研究所前身的「研究课」在同社设计部当中设置。1972年该设计部的技术研究所建设在东京都江东 区,于2003年迎来创业200周年的同时,也完成了技术研究所新本馆的建设。

在该研究所当中,在「为10年后准备」(石川裕・技术研究所所长)的关键词下,一直致力于进行领先时代的新技术的开发。金 子所长说。

技术研究所现在,
▲清水建设株式会社技术研究所
安全安心技术中心
金子美香所长
  1. 建设建筑物及土木构造物时基础的材料。架构,地质,基础,设备防耐火为对象的「建设基盘技术中心」
  2. 风及温热,声音,自然,医疗等与生活直接相关的环境技术为对象的「环境基盘技术中心」
  3. 与地震先关的海啸,以及异常气象等自然灾害为起因的预测,诊断,回避自然灾害,促进社会的安全与安心的「安全安心技术中心」
  4. 以建设持续可能的低碳素社会的实现为事业,以建筑物及街区的省能源化,导入可再生能源,以原子能等相关技术课题为对象的「资源技 术中心」
  5. 对应社会需求的新型公用设施建设相关软件・硬件技术,考虑以既有公用设施及地域价值以保存,再生方法等为对象的「社会系统技术中 心」
  6. 使用先进技术,为了创造未来的空间及环境,创造新价值的「未来创造技术中心」

― 的6个中心为主体进行活动。企划部及研究支援中则在支援该中心的体制进行运营。

在该公司从业员总数约10,751名当中,在技术研究所当中包含184名研究员在内的234名员工在职。而安全安心技术中心拥有35名 员工(2016年4月统计数字)。


  在地 震对策当中积极使用先进的ICT技术

「『安全・安心』这句话(包含的领域)非常广,(我们现在主要在负责)地震对策」

 就像上述所示的那样,在安全安心技术中心当中将地震对策作为一大重点,今年来在海啸,暴雨以及龙卷风等异常气象带来的危机 作为焦点进行研究开发。金子所长说。

印次在该中心中该类似的问题的对策分为3类。
  1. 灾害发生前的评价技术(软件)
  2. 地震等具体目标对策技术(硬件)
  3. 发生实际灾害时的准备(技术)
― 具体成果在于
  1. 软件层面的地震摇摆以及海啸的动作 与其相关的建筑物,设施的影响等进行预测,诊断,提供最合适的解决方案提案系统 (「清水综合防灾诊断系统」及「海啸综合解决方案系统」等)
  2. 硬件层面上提供直接强化构造物的技术和装置(旋转式抗震装置及部分地板免震系统、低成本液状化对策工法、天井抗震话技术等)
  3. 在技术层面上支援地震发生后的顾客的安全,安心系统(使用预先设置好的传感器自动判定地震之后的建筑物的健全性以及与其连动的电 梯的最近层当中停止或让设备及其停止的系统)

这样的展开基础可以积极反应同社ICT(信息通信技术)。例如,自动判定健全性系统当中事先将多数传感器在建筑物内设置等今年备受瞩目 的IoT(物联网)的活用系统。


 先进地震 防灾研究栋当中设置UC-win/Road使用的大振幅振動台

(以前保有的)旧振动台为30年以前生产的,±20㎝的动作(振幅)当中(振幅有时达1m以上的超高层最上层的)的摇摆再现有制约,在 2011年东日本大地震之前就预计新建振动台」

这是东日本大地震发生的时候,都心的超高层大楼发生大规模摇晃受到世人关注之时,开始准备构想的具体化。金子所长说。

在此背景下的2015年3月在技术研究所的空地当中新建了「先端地震防灾研究栋」。为了促进软件及硬件部分的技术开发水平的提高,开始 启动「One Rank以上BCP(事业继续计划)」。

该研究栋的主要设备是大型振动台「E-Beetle」与大振幅振动台「E-Spider」。

E- Beetle装载着可反映世界的各种地震摇摆的加速度性能(35t搭载时的加速度:2.7G、振幅:±80㎝)。7m×7m的桌面(呆在重量最大70t) 上方,将建筑物的模型或实际大小的建筑物的一部分取出装载在上面,把握建筑物到崩坏位置的举动及耐震性能,进行建筑抗震性能强的构造物实验。

另一方面,E-Spider最大加速度:1G(3t搭载时)、振幅:±1.5m除了上下方向,斜向倾斜等也成为可能,因为可再现超高层 建筑物最高层的特殊的摇摆。因此也可把握室内家具的举动。并且,不但包括摇摆的实验,在实际过程中特克体验实际地震的震感,在4m×4m的桌面上面搭载客 舱(脂肪体的箱子)。体验当中使用的客舱内部,在正面搭载了大型荧幕,对面打杂了座席(4人用)以及站席(5人用)。使用UC-win/Road,将摇摆 同期按照物理模型家具在倒塌时室内的影像以及音响均可试听的系统。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲UC-win/Road地 震模拟(左:办公室、右:住宅)。摇摆使用VR进行表现,模拟建筑物内部的家具影响。

  E-Spider的活用与可能性

「我们想要观察地震内的的振动台以及与其摇摆结合的(变化室内)的影像」的具体的需求,该公司与富朗巴公司初次商谈是在2012年4 月。之后,控制、E-Spider与UC-win/Road之间的地震波形,实时计算运动平台两侧的摇摆与VR的影像以及音响进行同步。将抗震与非抗震建 筑物在地震时的摇摆的不同,以及长周期内的摇摆等均可再现。

先端地震防灾研究栋的运用开始于以建筑物和各种设施为中心的面向该公司顾客的使用E-Spider进行地震体验。出现争相恐后排队使用 的盛况。并与去年(2015年4月~2016年3月)有2,600名使用该设施。有许多参观者对其能体现实时摇晃均感觉到惊奇。

金子所长自身使用已经发表过的地震波形数据非常方便得体验地震的摇晃,因此社内的研究员可将其体验反映到研究当中。这与研究开发的速度 感相关。

并且,设计者以自身设计的数据为基础,尚在设计阶段的建筑物在完成之后会产生的各种地震会发生怎样的摇摆以及对建筑物和室内会产生怎样 的影响等设计者可向顾客说明。将增加说服力。

加上摇摆等对心理及生理产生的影响也可使用E-Spider。现在已有「摇晃对人的感觉的定量化」等的论文。

金子所长今后也将在顾客对应及研究开发两方面有效利用该地震模拟器。

画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
▲大振幅振动台E- Spider性能活用手法介绍
执笔:池野 隆
(Up&Coming '16 秋刊刊载)


FORUM8